Transcript DS 1415 atomistique - Aix Marseille Université

I.U.T. d’Aix-Marseille - Département GCGP – 1ère année – semestre 1
DEVOIR SURVEILLE D’ATOMISTIQUE
Mercredi 8 octobre 2014
Durée : 1h30. La calculatrice sans mémoire est autorisée.
L’usage de cours, de documents ou de téléphone portable est strictement interdit.
Le téléphone portable doit être éteint et rangé dans le sac.
Toutes vos réponses doivent être détaillées et justifiées. La notation tient compte de la rédaction de la
réponse.
Données pour les exercices:
1 eV = 1,6 . 10-19 J
RH = 1.1 x 107 m-1
c = 3,0. 10 8 m.s-1
m(electron)=9.1.10-31kg
m(proton)=1.67.10-27kg
Nombre d’Avogadro Na = 6.022 . 1023 mol-1
h = 6,626 . 10-34 J.s
EXERCICE N° 1 : Spectre de l’hydrogène (2.5 points)
1/Déterminer les valeurs des longueurs d’onde des raies (p= n+1 et p infini) de la série de Lyman.
2/Quelle est l'énergie d'ionisation d'un atome d'hydrogène à l’état fondamental?
3/Quelle est l'énergie que doit recevoir l'atome d'hydrogène pour l'amener de son état fondamental au
premier état excité
4/Calculer l’énergie nécessaire pour ioniser l'atome d’hydrogène dans l'état excité n=2.
EXERCICE N° 2 : Effet photoélectrique du baryum (2.5 points)
L'énergie du seuil photoélectrique du baryum est de 3,11 eV.
1/ Quelle est l'énergie cinétique et la vitesse des électrons émis par le baryum lorsqu'il est irradié avec une
lumière de longueur d'onde de 250 nm ?
2/ Quelle est la longueur d'onde associée à ces électrons en mouvement.
EXERCICE N° 3 : Configuration électronique des atomes (7.5 points)
Pour les atomes suivant,
- Ecrire la configuration électronique
- Préciser quels sont les électrons de cœur et les électrons de valence.
- Préciser quelles sont les propriétés magnétiques de cet atome
- Donner sa représentation de Lewis.
- Proposer un ion pour cet élément (justifier votre réponse)
1/ Oxygène O (Z=8)
2/ Chlore Cl (Z=17)
3/ Calcium Ca (Z=20)
4/ Argent Ag (Z=47)
5/ Calculer la constante d’écran σ et la charge effective Z* pour un électron dans la sous-couche 4s du
calcium (à l’aide du tableau ci-dessous).
Groupe
d’origine de
l’électron
i
Contributions des autres électrons j
Electrons des Electrons des
Autres électrons de la couche n
couches
couches
s,p
d
f
n-2 , n-3, …
n-1
Electrons des
couches n+1 ,
n+2, …
1s
-
-
0,30
-
-
0
ns , np
1,00
0,85
0,35
0
0
0
nd
1,00
1,00
1,00
0,35
0
0
nf
1,00
1,00
1,00
1,00
0,35
0
EXERCICE N° 4 : Géométrie des molécules (3 points)
•
Données :
Elément
Numéro atomique Z
Carbone
6
Chlore
17
• Nombre d’insaturations :
Avec
électronégativité
2.5
3.5
nIV = nombre d’atomes tétravalents ; nIII = nombre d’atomes trivalents ; nI = nombre d’atomes monovalents
1/ Pour le tétrachlorométhane CCl4,
- Etablir la représentation de Lewis de la molécule
- Quelle est la géométrie dans l’espace de la molécule ?
- Déterminer la nature de la liaison entre C et Cl
2/ Pour le tétrachloroéthène C2Cl4,
- Calculer le nombre d’insaturations
d’insaturation N
- Etablir la représentation de Lewis de la molécule
- Quelle est la géométrie dans l’espace de la molécule ?
EXERCICE N° 5 : Molécule de Li2 (2.5 points)
L’atome de lithium a un numéro atomique Z=3.
1/ Etablir la configuration électronique et le diagramme des orbitales atomiques (OA) de l’atome Li.
2/ Etablir le diagramme d’orbitales moléculaires (OM) (uniquement pour les électrons de valence) de la
molécule Li2. Nommer et dessiner la forme des OM obtenues.
3/ Cette molécule Li2 est-elle
elle plus stable que les 2 atomes de Li séparés ?
EXERCICE N° 6 : Energies des 5 types de liaisons (2 points)
1/ Donner le nom des 3 liaisons fortes et l’ordre de grandeur de l’énergie à fournir pour les casser.
2/ Donner le nom des 2 liaisons faibles et l’ordre de grandeur de l’énergie à fournir pour les casser.